velikost textu

Ecological and evolutionary consequences of edaphic differentiation in plant polyploid systems

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Ecological and evolutionary consequences of edaphic differentiation in plant polyploid systems
Název v češtině:
Ekologické a evoluční důsledky edafické diferenciace v polyploidních komplexech rostlin
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Filip Kolář, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Jan Suda, Ph.D.
Oponenti:
Dr. Andreas Tribsch
prof. RNDr. František Krahulec, CSc.
Id práce:
83250
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra botaniky (31-120)
Program studia:
Botanika (P1507)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
21. 8. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
evoluce, polyploidie, edafická diferenciace, AFLP
Klíčová slova v angličtině:
evolution, polyploidization, edaphic differentiation, AFLP
Abstrakt:
Předkládaná práce se zabývá evolučně ekologickými důsledky souhry mezi procesy edafické specializace a genomové duplikace (polyploidizace). Obecné hypotézy byly testovány pomocí širokého spektra ekologických, karyologických a molekulárních metod na třech modelových systémech krytosemenných rostlin (ploidně variabilní druhy nebo druhové komplexy vyskytující se na běžných i edaficky zvláštních substrátech jako hadce a vápence). V případě Knautia arvensis agg. (Caprifoliaceae) se podařilo detekovat ve střední Evropě zvláštní kryptickou diploidní skupinu vázanou na hadcové a vápencové výchozy, které zřejmě sloužily jako její refugia v průběhu dramatických změn v Holocénu (šíření lesa, člověkem podmíněné změny krajiny). Tyto refugiální populace navíc vykazovaly silný evoluční potenciál jak dokládá jejich nedávná polyploidizace a únik nového tetraploidního cytotypu za hranice hadcového refugia prostřednictvím hybridizace s okolními populacemi. Přežívání obou cytotypů Knautia na hadcové půdě bylo usnadněno tolerancí k hlavním chemickým stresovým faktorům hadců (vysoká koncentrace niklu a nízký poměr vápníku ku hořčíku). Ve skupině Galium pusillum agg. (Rubiaceae) byla odhalena překvapivě vysoká cytologická, ekologická a taxonomická diverzita v dříve zaledněných oblastech západní a severní Evropy. Hlavními evolučními mechanismy stojícími za genetickou strukturou těchto severských populací byla polyploidizace a alopatrická ekologická diferenciace reflektující odlišnosti v preferencích půdních podmínek a různě kompetitivně náročných stanovišť. Dále se podařilo odhalit stopy dávné hybridizace dnes oddělených populací ze severní a střední Evropy odkazující na starší (glaciální až raně postglaciální) kontakty obou skupin v dřívější periglaciální zóvě v severní části střední Evropy. Podobné genetické stopy dávné hybridizace byly odhaleny také v případě izolované hadcové populace jinak arkto-alpinského druhu Potentilla crantzii (Rosaceae). Předkládaná práce v souhrnu ilustruje velký evoluční význam specifických substrátů v evoluci rostlin především jako (i) refugií zachovávajících kryptickou genetickou a cytologickou diverzitu (často diploidní či nižší polyploidní linie) a také (ii) oblastí hostících specifické genotypy mající potenciál ovlivňovat okolní biotu. Zjištěná fakta tak upozorňují na nutnost efektivní ochrany edaficky specifických stanovišť, které hostí vzácné avšak často přehlížené doklady dávné minulosti naší krajiny.
Abstract v angličtině:
The thesis deals with evolutionary and ecological consequences of edaphic speciation (adaptation to different soil types) and genome duplication (polyploidization), acting in concert. Using a wide range of ecological, karyological and molecular approaches, several hypotheses of general importance have been examined in three model angiosperm systems (ploidy variable species or species aggregates occurring both on and off specific substrates, including serpentines and calcareous soils). In the Knautia arvensis group (Caprifoliaceae) a unique cryptic diploid lineage in central Europe was identified to be restricted to serpentine and limestone outcrops, which served as refugia during environmental changes (forest spread, human impact) in the Holocene. These refugial populations exhibited strong evolutionary potential because they were able to polyploidize and escape beyond the borders of their original edaphically-conditioned refugia owing to hybridization with surrounding widespread homoploid genotypes. Survival of both Knautia cytotypes on serpentine soils was facilitated by their high tolerance to chemical stress factors such as high Ni concentrations and low Ca/Mg ratios. In the Galium pusillum group (Rubiaceae), a striking cytological, ecological, and taxonomic, diversity was revealed in northern and western Europe in areas covered by ice sheets during last glaciations. Polyploidy, coupled with allopatric ecological differentiation reflecting soil conditions and degree of competition, represented major forces shaping the genetic diversity of investigated populations. In addition, traces of past hybridization between currently isolated lineages from deglaciated and unglaciated areas were identified in the genetic make-up of relict populations persisting in ecologically distinct refugia in the periglacial zone of northern central Europe. Similarly, admixture of (sub-)arctic and alpine genotypes was revealed in a peculiar isolated lowland Czech serpentine population of arctic- alpine species Potentilla crantzii (Rosaceae). To sum up, the present thesis documents considerable evolutionary significance of specific substrates for plant evolution, both as (i) refugia preserving cryptic genetic and/or cytological diversity (usually at diploid or low polyploid levels), and (ii) areas harbouring unique plant lineages that may influence the surrounding biota. The results call for an appropriate conservation of plant populations restricted to edaphic refugia as they may preserve unexpected cryptic diversity reflecting both past and recent evolutionary events.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Filip Kolář, Ph.D. 18.85 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Filip Kolář, Ph.D. 57 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Filip Kolář, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Filip Kolář, Ph.D. 421 kB
Stáhnout Posudek oponenta Dr. Andreas Tribsch 260 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. František Krahulec, CSc. 59 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 415 kB